(57)【要約】      （修正有）【課題】  レーザー光線を用いて透過溶接法により部品、特に樹脂部品を接合する方法及び装置を提供する。【解決手段】生成したレーザー光線を、照射装置（１，２）を介して、互いに接合すべき樹脂部品の位置（１０）にレーザー光線を照射する接合方法において、照射装置（１，２）と部品（７，８）の間に変位装置（６）を備え、照射装置から発せられたレーザー光線が変位装置（６）にて方向変換され、レーザー光線が直接には到達しない部品の接合すべき位置１０を効率よくレーザー照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生成したレーザー光線を、照射装置（１、２）を介して、接合部材の形状に応じて、ほぼ同時に接合すべき位置（１０）へと指向して部品、特に樹脂部品を接合する方法であって、照射装置（１、２）と部品（７、８）の間に変位装置（６）を備え、照射装置（１、２）を発し変位装置（６）により方向変換されたレーザー光線が照射装置（１、２）から直接には到達しない部品（７、８）の接合すべき位置（１０）へと照射されることを特徴とするレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項２】
レーザー光線は部品固有に構成した変位装置（６）を介して接合すべき位置へ照射されることを特徴とする請求項１記載のレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項３】
レーザー光線は押圧装置（１６）に組込んだ変位装置（６）を介して接合すべき位置へ照射されることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項４】
レーザー光線は押圧装置（１６）の保持部材（４）に備えたレーザー源に面している第一の変位装置（６）を介して接合すべき位置へ照射されることを特徴とする請求項３記載のレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項５】
レーザー光線（３）が保持部材（４）に固定あるいは可動に取付けた鏡面（６）により変位することを特徴とする請求項４記載のレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項６】
レーザー光線（３）が保持部材（４）に備えたレーザー光に対して透明な保持部（５）を通って導かれることを特徴とする請求項４あるいは請求項５記載のレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項７】
保持部（５）は接合すべき部品（７、８）、特にレーザー源に面している部品（７）の形状に対応した形状としたことを特徴とする請求項６記載のレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項８】
レーザー光線（３）が同時に全ての接合すべき位置（１０）へと変位することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のレーザー光線による部品の接合方法。
【請求項９】
レーザー源及び照射装置（１、２）を用いて生成、所定の方向へ変位させ、ほぼ同時に接合すべき位置（１０）及び部品（７、８）少なくとも接合すべき領域を押圧する押圧装置（１６）へ指向したレーザー光線により部品（７、８）、特に樹脂部品を接合する装置であって、照射装置（１、２）からのレーザー光線（３）を照射装置（１、２）から直接に照射できない接合すべき位置（１０）へと変位させる装置（６）を押圧装置（１６）に備えたことを特徴とするレーザー光線による部品の接合装置。
【請求項１０】
レーザー光線を変位させる装置（６）を押圧装置（１６）のレーザー源に面している第一の保持部材（４）内に備え、部品（７、８）を介在させて互いに押圧できるように第二の保持部材（１１）を下方に備えたことを特徴とする請求項９記載のレーザー光線による部品の接合装置。
【請求項１１】
第一の保持部材（４）は互いに接合すべき部品（７、８）へと向かうように傾斜した鏡面（６）を備えていることを特徴とする請求項１０記載のレーザー光線による部品の接合装置。
【請求項１２】
レーザー光線に対して透明な保持部（５）を部品（７）に押圧している保持部材（４）は保持枠として形成されていることを特徴とする請求項１１記載のレーザー光線による部品の接合装置。
【請求項１３】
保持部（５）のレーザー源に面している側に反射防止膜（１２）を備えたことを特徴とする請求項１２記載のレーザー光線による部品の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー光線による部品、特に樹脂部品の接合並びに電子部品のはんだ接続方法に関しており、レーザー光線を生成し、照射装置を介して、接合部材の形状に応じてほぼ同時に接合すべき位置へと照射される。更に、本発明はレーザー源及び照射装置を用いて、レーザー光線を生成、所定の方向へ変位させ、ほぼ同時に接合すべき位置へと照射する接合装置及び部品、少なくとも接合すべき領域を押圧する押圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線領域のレーザー光線を用いた樹脂部品の接合、特に透過溶接方法に基づいた接合はよく知られている。この方法では、部品同士が互いに接合されるように、レーザー源に面しているレーザー光線に透明な第一の部品はレーザー光線を吸収する部品の上に配置する。レーザー光線を吸収する部品の接触面が加熱され、加熱された二つの部品は溶融し加圧下で接合する。点状のレーザー光線を走査手段により接合すべき部品上の所定の領域を動かす方法も知られており、通常は走査鏡を動かして簡単に実行できる。十分に速く走査すれば、部品の所望に領域をほぼ同時に接合することができる。レーザー光線を対応する溶接輪郭線に照射し、点状にばかりでなく、線状あるいは面状に加熱しこの領域を同時に溶接することも可能である。このことは、溶接に要する時間の観点から製造技術的には重要である。特に、単一のレーザー源により十分な溶接ができることも好ましい。この明細書ではレーザー光線の形成及び指向を一括して照射装置の呼称を用いることとした。この装置には、光線を形成、走査する公知の然るべき光学系も含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
大容量の部品あるいは複雑な部品を互いに溶接する際には、例えば接合すべき部品に沿ってフランジを備えなければならないことが問題である。この種の走査装置では一点から指向するレーザー光線が全て溶接すべき部品に垂直か、あるいは光線の影に在る、接合すべき位置に照射されるわけではない。
【０００４】
レーザー光線が直接到達しない大きな電子部品をはんだ接続する際にも同じような問題がある。
【０００５】
従って、本発明の課題は走査の動作領域を広くするため、照射角度によって上記の影を補償する可能性を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は請求項１に記載の特徴を有する方法及び独立装置請求項に記載する特徴を有する装置により解決できる。従属請求項に本発明の発展形態を記載している。
【０００７】
本発明によれば、照射装置と部品の間に付加的に方向変換装置を設置し、方向変換装置により照射装置では直接到達できない部品の位置にレーザー光線を指向させることができる。これにより影を防ぐことができ、
可能な限り少ないエネルギーで加熱する好適な角度が得られる。方向変換は、実質的に静止した鏡面あるいは例えば可動鏡、微小光学部品、微小構造箔によっても得られる。この方向変換装置を押圧装置に組込むか別々に構成してもよい。
【０００８】
部品固有の方向変換装置を介して生成したレーザー光線が接合すべき位置に指向するようになる。このことは互いに接合すべき部品の形状に応じてレーザー光線を生成及び調整し、全ての加熱すべき位置に、可能な限り絶えず、好ましくは同時に十分なエネルギーが供給されるようになる。
【０００９】
好ましくは、特に樹脂の溶接では、押圧装置に組込んだ方向変換装置を介してレーザー光線が接合すべき位置へと指向する。このことは静止した鏡面あるいは可動鏡でも可能である。好ましくは、押圧装置内の方向変更装置に備えた、レーザー源に面している第一の保持部材を介してレーザー光線は接合すべき位置に指向し、保持部材で調整されたレーザー光線はレーザー光線に透明な保持部を通って伝達する。この保持部は同時に互いに結合すべき部品に圧力を付加しており、部品固有の保持部を形成し、部品に対応する部品を収納できる内部空洞を備えている。更に、圧力を受ける面を形成することもできる。
【００１０】
保持装置における反射面の傾斜は部品に対する位置関係を考慮して調整し、その傾斜は可変に調節可能である。第一の保持部材は保持枠として形成することが好ましく、その保持部材はレーザー光線に対して透明な保持部をレーザー光線に面している部材に押しつけている。この場合、入射レーザー光線を可能な限り受けるためにはレーザー源に面した側を反射防止膜で覆うことが有効である。特に保持部材の側壁を反射面とすることは有効であり、照射装置に面した側からのレーザー光線は側面から出ずに、表面において直接、溶接すべき位置へと反射する。保持部材の外周部は円形に形成すれば最適な照射が可能となる。部品の形状によっては、例えば角型の形状でもよい。保持部の材料としては、石英ガラス及び透明な樹脂を使用できる。少なくとも保持部、場合によっては保持枠も溶接及び部品の要件に合わせ、例えばＣＡＤシステムを用いて正確に形成あるいは構成される。特に同時溶接に対して、全ての可能な部品に関して制限なくこの走査方法を用いることができるので、大量生産にはこの付加経費が経済的に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１２】
図１において、然るべき形状の、この場合は円形のレーザー光線３は軸の周りを回転可能な走査鏡１及び軸の周りを回転可能な走査鏡２（全体で照射装置を形成し）に入射して互いに接合すべき部品７及び８へと指向する。部品７及び８は金属製保持枠４としての上部保持部材及び下部保持板１１で構成する押圧装置１６内に保持されている。金属製保持枠４は上部部品７の形状に対応して形成したレーザー光線に対して透明な保持部５を保持している。さらに、保持部はその内部に部品７を収納している然るべき収納空間１３を有し、フランジ１４に支持されるように形成されている。同様に、本実施例では下部の部品８にはフランジ１５を割り当てている。接合面９はこれらのフランジの間に位置しているので、レーザー光線３により外周を巡る継ぎ目１０が生成する。レーザー光線３は保持部５の表面の反射防止膜１２を通って、継ぎ目１０へと反射するように入射レーザー光線の損失できるだけ少ない保持部の外側の金属皮膜６に到達する。保持部５の金属皮膜６の面は幾何学的な位置関係に依存する然るべき傾斜を有している。そのため十分な強度のレーザー光線３が溶接すべき位置に到達するので、照射装置により高速溶接を実現することができる。
【００１３】
本実施例においては、少なくともレーザー光線３が有効な範囲では保持部５を円形に形成している。
【００１４】
保持部５は例えばCADシステムを用いて、部品７、８、走査条件及び光線入射角を変えた模擬実験により決定、製作してもよい。
【００１５】
図２には管を溶接できるようにした押圧装置に配置した異なった傾斜の反射面を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】押圧装置の構成を示す断面図
【図２】異なった構成の反射面を示す原理図
【符号の説明】
【００１７】
１、２    走査鏡
３    レーザー光線
４    保持枠
５    保持部
６    金属皮膜
７、８  部品
９    接合面
１０  継ぎ目
１１  保持板
１２  反射防止膜
１３  収納空間
１４、１５  フランジ
１６  押圧装置
【図１】
2005088585.tif 000003
【図２】
2005088585.tif 000004